(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体よりなり、半導体素子が搭載される搭載面を有する基板本体と、
前記搭載面から前記搭載面の反対面である非搭載面に貫通するように前記基板本体に設けられ、前記搭載面から前記非搭載面に向かって複数の層が積層されてなるサーマルビアとを有し、
前記サーマルビアは、積層する層のうち互いに接する少なくとも任意の二層において、前記搭載面側のサーマルビアの径が前記非搭載面側のサーマルビアの径より小さく、
前記サーマルビアは、銀を含み、前記サーマルビアの径が大きい層ほど、前記層における前記サーマルビア中の銀の含有率が大きいことを特徴とする、素子用基板。
【請求項２】
径の小さいサーマルビアを有する層は、前記搭載面側の最表層である請求項１に記載の素子用基板。
【請求項３】
前記サーマルビアは、前記搭載面から所定距離の範囲内で、各層における前記サーマルビアの径が、前記搭載面側の最表層から前記非搭載面に向かって順次増大する請求項２に記載の素子用基板。
【請求項４】
前記サーマルビアは、各層における前記サーマルビアの径が、前記搭載面側の最表層から前記非搭載面側の最表層まで順次増大する請求項３に記載の素子用基板。
【請求項５】
互いに接する２つの層における前記サーマルビアの径の差は、３０μｍ以上６０μｍ以下である請求項１から請求項４のいずれかに記載の素子用基板。
【請求項６】
径の小さいサーマルビアを有する層における前記サーマルビアの径が１００μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ、前記サーマルビアの近傍における前記搭載面の最高部と最低部との高低差が５μｍ以下である請求項１から請求項５のいずれかに記載の素子用基板。
【請求項７】
前記半導体素子は、発光素子である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の素子用基板。
【請求項８】
請求項７に記載の素子用基板と、
前記搭載面に搭載されている前記発光素子と
を有する発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子を搭載する素子用基板、素子用基板に搭載された発光素子と素子用基板とを有する発光装置、及び素子用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）素子（チップ）の高輝度、白色化に伴い、照明、各種ディスプレイ、大型液晶ＴＶのバックライト等としてＬＥＤ素子等の発光素子を用いた白色光を発光する発光装置が使用されている。
【０００３】
このような発光装置は、耐候性に優れていないと、屋外等で長期間使用できない。また、発光装置は、光取り出し効率が低いと、同じ駆動電力に対して十分な発光輝度を得られない。また、発光装置は、放熱に優れていないと、ＬＥＤ素子の高輝度化に伴って発熱量が増加し、その温度が過度に上昇するため、十分な発光輝度を得られない。従って、ＬＥＤ素子等の発光素子を搭載するための素子用基板としては、耐候性、光取り出し効率、放熱のそれぞれの特性についての要求仕様を満たす必要がある。そのため、素子用基板として低温同時焼成セラミックス基板（以下「ＬＴＣＣ基板」という。）が広く使用されている。
【０００４】
ＬＴＣＣ基板は、例えば、セラミックス層と、セラミックス層のそれぞれ表面及び裏面に形成された表面導体層及び裏面導体層と、セラミックス層を貫通し、表面導体層と裏面導体層とを接続する貫通導体を有する（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
このようなＬＴＣＣ基板には、例えば発光素子が搭載される搭載面からその反対面に貫通するように金属等の高熱伝導材料からなるサーマルビアが設けられ、搭載面と反対面との間の伝熱抵抗を低減させている。サーマルビアは、セラミックス層を形成するためのグリーンシートに、グリーンシートを貫通する貫通孔を形成し、形成された貫通孔に金属等の高熱伝導材料（通常は、導電性材料でもある）を含む導電ペーストを充填し、焼成することによって形成される。サーマルビアとして、例えば発光素子より小さいものを複数配置するＬＴＣＣ基板の例や、発光素子と略同等の大きさのものを１つのみ配置するＬＴＣＣ基板の例が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１７５６４号公報
【特許文献２】特開２００６−４１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記したＬＴＣＣ基板のような発光素子を搭載する素子用基板では、次のような問題がある。
【０００８】
特許文献２に記載されているような素子用基板では、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物にバインダー等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることによって、グリーンシートを作製する。そして、作製したグリーンシートを複数枚積層して形成した積層体を焼成することによって、素子用基板を得る。それぞれのグリーンシートの同一の位置に、グリーンシートを貫通するように例えばパンチングによって貫通孔が形成されており、形成された貫通孔に金属等の導電材料を含む導電ペーストが充填されているため、グリーンシートを積層して焼成することによって、素子用基板を貫通するようにサーマルビアが設けられる。
【０００９】
しかし、グリーンシートを積層する際に位置合わせ精度の限界に起因してグリーンシートの位置がずれるか、又はグリーンシートに貫通孔を形成する際にパンチングの加工精度の限界に起因して貫通孔の位置がずれることがある。このような各層における貫通孔の位置ずれが発生すると、各層におけるサーマルビア間の接触面積が減少する。接触面積が減少すると、サーマルビアの伝熱抵抗が増大し、発光素子の搭載面から反対面に向けての放熱特性が低下する。
【００１０】
また、上記した問題は、素子用基板に発光素子を搭載する場合のみならず、昨今では素子の駆動周波数の高速化に伴って発熱量が増大している例えばパワー系半導体素子等の各種の半導体素子を搭載する場合にも共通する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成されるサーマルビアの伝熱抵抗の増大を防止できる素子用基板、発光装置及び素子用基板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体よりなり、半導体素子が搭載される搭載面を有する基板本体と、前記搭載面から前記搭載面の反対面である非搭載面に貫通するように前記基板本体に設けられ、前記搭載面から前記非搭載面に向かって複数の層が積層されてなるサーマルビアとを有し、前記サーマルビアは、積層する層のうち互いに接する少なくとも任意の二層において、前記搭載面側のサーマルビアの径が前記非搭載面側のサーマルビアの径よりも小さく、前記サーマルビアは、銀を含み、前記サーマルビアの径が大きい層ほど、前記層における前記サーマルビア中の銀の含有率が大きいことを特徴とする、素子用基板を提供する。
【００１４】
径の小さいサーマルビアを有する層は、前記搭載面側の最表層であることが好ましい。また、前記サーマルビアは、前記搭載面から所定距離の範囲内で、各層における前記サーマルビアの径が、前記搭載面側の最表層から前記非搭載面に向かって順次増大することが好ましい。また、前記サーマルビアは、各層における前記サーマルビアの径が、前記搭載面側の最表層から前記非搭載面側の最表層まで順次増大することが好ましい。
【００１５】
また、互いに接する２つの層における前記サーマルビアの径の差は、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。また、径の小さいサーマルビアを有する層における前記サーマルビアの径が１００μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ、前記サーマルビアの近傍における前記搭載面の最高部と最低部との高低差が５μｍ以下であることが好ましい。また、前記半導体素子は、発光素子であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、本発明に係る素子用基板と、前記搭載面に搭載されている前記発光素子とを有する発光装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成されるサーマルビアの伝熱抵抗の増大を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態（第１の態様）に係る素子用基板の一例を示す断面図である。
【図２】実施の形態（第１の態様）に係る素子用基板におけるサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】比較例に係る素子用基板について、グリーンシートを積層する際に位置ずれした場合のサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。
【図４】実施の形態（第１の態様）に係る素子用基板について、グリーンシートを積層する際に位置ずれするときのサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。
【図５】搭載面における最高部と最低部との間の高低差を説明するための断面図である。
【図６】ガラス膜が設けられている素子用基板の別の例を示す断面図である。
【図７】実施の形態（第１の態様）に係る発光装置１０の一例を示す断面図である。
【図８】実施の形態（第１の態様）に係る素子用基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す図である。
【図９】第２の態様に係る素子用基板におけるサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。
【図１０】第３の態様に係る素子用基板におけるサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
始めに図１から図５を参照し、実施の形態に係る素子用基板及び発光装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る素子用基板１の一例を示す断面図である。図２は、本実施の形態（第１の態様、後で説明）に係る素子用基板１におけるサーマルビア６の近傍を拡大して示す断面図である。図３は、比較例に係る素子用基板について、グリーンシートを積層する際に位置ずれした場合のサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。図４は、本実施の形態（第１の態様）に係る素子用基板１について、グリーンシートを積層する際に位置ずれするときのサーマルビアの近傍を拡大して示す断面図である。図５は、搭載面２１における最高部と最低部との間の高低差を説明するための断面図である。
【００２１】
素子用基板１は、基板本体２、接続端子３、外部電極端子４、貫通導体５、及びサーマルビア６を有している。
【００２２】
基板本体２は、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一方の主面（図中、上側）として、発光素子が搭載される搭載面２１を有している。搭載面２１の略中央部は、実際に発光素子の搭載される搭載部２２となっている。また、基板本体２は、他方の主面として、発光素子の搭載されない非搭載面２３を有している。非搭載面２３は、主面である搭載面２１の反対面である。基板本体２は、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば抗折強度が２５０ＭＰａ以上となるものであることが好ましい。
【００２３】
搭載面２１には、発光素子と電気的に接続される接続端子３が設けられている。また非搭載面２３には、外部回路と電気的に接続される外部電極端子４が設けられている。そして、基板本体２の内部に、これら接続端子３と外部電極端子４とを電気的に接続する貫通導体５が設けられている。
【００２４】
伝熱抵抗を低減するためのサーマルビア６は、搭載面２１から非搭載面２３に貫通するように基板本体２に設けられており、搭載面２１から非搭載面２３に向かって複数の層が積層されてなる。
【００２５】
ここでは、図２に示すように、基板本体２において６つの層２−１〜２−６が積層されている例について説明する。搭載面側最表層２−１を第１の層２−１とし、非搭載面側最表層２−６を第６の層２−６とし、搭載面側最表層２−１と非搭載面側最表層２−６との間の層を、搭載面側最表層２−１側から順次、第２の層２−２、第３の層２−３、第４の層２−４、第５の層２−５とする。また、第１の層２−１から第６の層２−６までの各層におけるサーマルビア６１〜６６の径を、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６とする。
【００２６】
なお、基板本体２において積層される層数は、６つに限定されるものではなく、２以上の複数の数のいずれであってもよい（後述する第１の態様から第３の態様においても同様）。
【００２７】
各層におけるサーマルビア６１〜６６には、その層の上面及び下面に、サーマルビア６１〜６６の径Ｄ１〜Ｄ６よりも若干大きい径を有するランド７が設けられていてもよい。ランド７は、各層におけるサーマルビア６１〜６６の接触面積を増大させるために設けられるものである。
【００２８】
また、図１に示すように、サーマルビア６は、搭載部２２の直下に複数設けられていてもよい。
【００２９】
本発明におけるサーマルビアは、積層する層のうち互いに接する少なくとも任意の二層において、搭載面側のサーマルビアの径が非搭載面側のサーマルビアの径よりも小さいことを特徴とするが、これには、主に３つの態様がある。なお、３つの態様以外に、各態様をマイナー変更してもよい。
【００３０】
まず、第１の態様は、積層される全ての層（積層される層数が６の場合、６層の全て）において、上記関係を有する場合である。第２の態様は、発光素子搭載面から、途中の層（例えば、積層される層数が６の場合、第１の層から第３の層）まで上記関係を有し、上記関係を有する層のうち最も非搭載面側にある層と残りの層（例えば、第３の層と、第４の層から第６の層）ではサーマルビアの径が同一の場合である。
【００３１】
第３の態様は、積層する層のうち途中の互いに接する少なくとも二層において上記関係を有する場合である。第３の態様の例としては、例えば、積層される層数が６の場合、第１の層と第２の層のサーマルビアの径は同一で、第３の層と第４の層のサーマルビアの径に上記関係があり、第４の層と、第５および第６の層のサーマルビアの径は同一であるような場合である。以下、第１の態様から順に説明する。
[第１の態様]
本実施の形態に係る素子用基板１では、図２に示すように、サーマルビア６は、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径Ｄ１〜Ｄ６が、搭載面側最表層２−１から非搭載面側最表層２−６まで順次増大する。
【００３２】
従来の素子用基板１０１では、例えば図３に示すように、基板本体１０２において６つの層１０２−１〜１０２−６が積層されているとき、各層におけるサーマルビア１６１〜１６６の径が、搭載面側最表層１０２−１から非搭載面側最表層１０２−６まで同一である。従って、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときは、各層におけるサーマルビア１６１〜１６６の間の接触面積が減少することがあり、又は各層におけるサーマルビア１０６の間で断線することがある。その結果、形成されるサーマルビア１０６の伝熱抵抗が増大する。
【００３３】
一方、本実施の形態に係る素子用基板１では、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径が、搭載面側最表層２−１から非搭載面側最表層２−６まで順次増大する。従って、図４に示すように、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、各層におけるサーマルビア６１〜６６の間の接触面積が減少すること、又は各層におけるサーマルビア６１〜６６の間の断線を防止できる。そして、形成されるサーマルビア６の伝熱抵抗の増大を防止できる。
【００３４】
また、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１が１００μｍ未満である場合、伝熱抵抗が増大し、放熱性が低下するおそれがある。また、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１が２００μｍを超える場合、非搭載面側最表層２−６におけるサーマルビア６６の径Ｄ６が大きくなりすぎるため、図５を用いて後述するように、充填される導体ペーストの表面平坦性が低下するか、形成されるサーマルビア６の表面平坦性が低下することがある。従って、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、導体ペーストの表面平坦性を低下させることなく、放熱性を確保できる。
【００３５】
また、互いに接する２つの層におけるサーマルビア６の径の差が３０μｍ未満である場合、グリーンシートを積層する際に位置ずれによりサーマルビア６の断線が発生しやすくなる。一般的なグリーンシートを積層する際に位置合わせ精度の限界、及びグリーンシートに貫通孔を形成する際にパンチングの加工精度の限界が、２０μｍ程度であるからである。
【００３６】
一方、互いに接する２つの層におけるサーマルビア６の径の差が６０μｍを超える場合、非搭載面側最表層２−６におけるサーマルビア６の径が大きくなりすぎ、サーマルビア６の配置の自由度が制限される。従って、互いに接する２つの層におけるサーマルビア６の径の差は、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。図２に示す例では、Ｄ２−Ｄ１、Ｄ３−Ｄ２、Ｄ４−Ｄ３、Ｄ５−Ｄ４、Ｄ６−Ｄ５のいずれも、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。これにより、サーマルビア６の配置の自由度も確保しつつ、グリーンシートを積層する際に位置ずれによるサーマルビア６の断線を防止できる。
【００３７】
また、各層におけるグリーンシートの厚さＴが７０μｍ未満である場合、製造時に、グリーンシートを取り扱う際に、グリーンシートが切れるか、又は伸びることがあり、グリーンシートを積層する際の位置ずれによりサーマルビア６の断線が発生しやすくなる。一方、各層の厚さＴが２００μｍを超える場合、グリーンシートに形成されるサーマルビア形成用の貫通孔の径に対する高さの比（アスペクト比）が大きくなり、貫通孔に導体ペーストを充填する際に、導体ペーストを十分充填できないおそれがある。
【００３８】
具体的には、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１が１００μｍであるときに、各層の厚さＴが２００μｍを超える場合、サーマルビア形成用の貫通孔のアスペクト比率が２より大きくなるため、貫通孔に導体ペーストを十分充填できない。従って、各層におけるグリーンシートの厚さＴは、７０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、グリーンシートを取り扱う際に、グリーンシートが切れるか、又は伸びることを防止でき、かつ、貫通孔に導体ペーストを十分充填できる。
【００３９】
すなわち、複数の層の各層の厚さＴは、７０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
また、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１が１００μｍ未満である場合、貫通孔に導体ペーストを充填する際に、導体ペーストを十分充填できないおそれがある。すなわち、図５（ａ）に示すように、サーマルビア６を形成する際に、貫通孔の周縁での搭載面２１における最高部と最低部との高低差ΔＨが５μｍを超えるおそれがある。一方、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１が２００μｍを超える場合、貫通孔に導体ペーストを充填する際に、充填される導体ペーストの表面平坦性が低下するおそれがある。
【００４１】
また、貫通孔に導体ペーストが充填されているグリーンシートを焼成する際に、導体ペーストが流動し、形成されるサーマルビア６の表面平坦性が低下するおそれがある。すなわち、図５（ｂ）に示すように、サーマルビア６を形成する際に、貫通孔の周縁での搭載面２１における最高部と最低部との間の高低差ΔＨが５μｍを超えるおそれがある。従って、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これによって、サーマルビア６の近傍における搭載面２１の最高部と最低部との高低差ΔＨを５μｍ以下にできる。
【００４２】
ここで、最高部とは、搭載面２１の中で最も高い部分のことであり、通常はサーマルビア６が設けられている付近が最高部となる。一方、最低部とは、搭載面２１の中で最も低い部分のことであり、通常は隣接するサーマルビア６どうしの中間点付近が最低部となる。そして、高低差ΔＨは、最高部と最低部との高さの差として求められる。高低差ΔＨは平坦度を現す指標となるものであり、このような高低差ΔＨが５μｍ以下であれば、十分に伝熱抵抗の小さいものとなり、また発光素子の傾きも効果的に抑制される。
【００４３】
また、サーマルビア６の径が大きい層ほど、グリーンシートを焼成してサーマルビア６を形成する際に、導体ペーストが流動し、形成されるサーマルビア６の表面平坦性が低下するおそれがある。従って、サーマルビア６が銀を含んでいるときは、サーマルビア６の径が大きい層ほど、すなわち、非搭載面２３側の層ほど、導体ペースト中の銀の含有率が大きいことが好ましい。これにより、非搭載面２３側の層ほど、導体ペーストが流動しにくくなり、サーマルビア６の変形を防止できる。
【００４４】
すなわち、サーマルビア６は、サーマルビア６の径が大きい層ほど、すなわち、非搭載面２３側の層ほど、導体ペースト中の銀の含有率が大きいことが好ましい。
【００４５】
このような構成とすることで、搭載面２１、特に搭載部２２の平坦度を向上させることができ、伝熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。
【００４６】
なお、サーマルビア６は、必ずしも搭載部２２の直下にある必要はなく、その近傍に設けられていてもよい。また、サーマルビア６は、必ずしも搭載部２２より小さいものである必要はなく、搭載部２２と略同様の大きさのものであってもよい。
【００４７】
また、搭載部２２には、図６に示すように、例えば表面粗さＲａが０．１μｍ以下のガラス膜８を設けてもよい。図６は、ガラス膜８が設けられている素子用基板１の別の例を示す断面図である。一般的なＬＴＣＣ基板の表面粗さＲａが０．５μｍ程度であることから、このようなガラス膜８を搭載部２２に設けることで、より平坦性を向上させることができる。なお、表面粗さＲａは算術平均粗さＲａのことであり、算術平均粗さＲａの値は、ＪＩＳ：Ｂ０６０１（１９９４年）の３「定義された算術平均粗さの定義及び表示」によって表されるものである。
【００４８】
また、搭載される半導体素子が発光素子の場合、搭載部２２には、発光素子が発光する光を可能な限り前方に反射することを目的として銀反射膜を設けてもよい。反射膜の構成材料としては経済性及び反射率の点から銀を用いるのが好ましい。反射膜が銀の場合、その表面には銀の酸化や硫化を防止するため、ガラス膜（ガラスオーバーコート膜ともいう。）が銀反射膜を覆うように設けられてもよい。
【００４９】
以上、本実施の形態に係る素子用基板１について一例を挙げて説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。既に説明したように、サーマルビア６の個数、配置については、適宜変更できる。また、搭載面２１には、例えば発光素子の光を反射する枠体（リフレクタ）等を設けてもよい。
【００５０】
なお、サーマルビア６の、基板本体２を貫通する方向の垂直な断面が円形形状でなくてもよく、例えば矩形形状でもよい。サーマルビア６の基板本体２を貫通する方向の垂直な断面が矩形形状の場合は、各層における、例えばその矩形を構成する辺の長さが、搭載面側最表層２−１から非搭載面側最表層２−６まで順次増大すればよい。ただし、金型の製作が容易である等の理由により、サーマルビア６の基板本体２を貫通する方向の垂直な断面が円形形状であることが好ましい。
【００５１】
本実施の形態に係る発光装置１０は、例えば図７に示すように、素子用基板１の搭載部２２にＬＥＤ素子等の発光素子１１が搭載されたものである。図７は、本実施の形態に係る発光装置１０の一例を示す断面図である。発光素子１１は、搭載部２２に接着剤１２を用いて固定され、その図示しない電極がボンディングワイヤ１３によって接続端子３に電気的に接続されている。そして、発光素子１１やボンディングワイヤ１３を覆うようにモールド材１４が設けられて発光装置１０が構成されている。
【００５２】
本実施の形態に係る発光装置１０によれば、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成されるサーマルビア６の伝熱抵抗の増大を防止できる。従って、発光素子１１の過度な温度上昇を抑制し、高輝度に発光させることができる。また、サーマルビア６の伝熱抵抗の増大を防止しつつ、搭載面２１におけるサーマルビア６の径を、表面平坦性を向上させるための適切な範囲の径にできる。これにより、発光素子１１の傾きが抑制されるために、その損傷や光軸ずれが抑制されたものとできる。このような本実施の形態に係る発光装置１０は、例えば携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に用いることができる。
【００５３】
次に、図８を参照し、本実施の形態に係る素子用基板の製造方法について説明する。図８は、本実施の形態に係る素子用基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す図である。なお、以下の説明では、その製造に用いる部材について、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。
【００５４】
素子用基板１は、例えば図８に示すようにして得ることができる。まず、互いに異なる径を有する未焼成サーマルビア６が形成された、未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、及び未焼成非搭載面側最表層部材２−６を製造し、これらを積層して積層体を形成し、形成した積層体を未焼成素子用基板１とする。そして、未焼成素子用基板１を、脱脂、焼成を行うことによって、素子用基板１を得ることができる。
【００５５】
未焼成搭載面側最表層部材２−１は、例えば搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１に、未焼成サーマルビア６１を形成すると共に、搭載面２１に未焼成接続端子３及び未焼成貫通導体５を形成することにより製造できる。未焼成本体部材２−２〜２−５は、例えば４つの本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５に、その両主面を貫通するように未焼成サーマルビア６２、６３、６４、６５を形成することによって、製造できる。
【００５６】
また、未焼成非搭載面側最表層部材２−６は、例えば非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６に、その両主面を貫通するように未焼成サーマルビア６６を形成すると共に、非搭載面２３に未焼成外部電極端子４や未焼成貫通導体５を形成することによって、製造できる。ここで、未焼成サーマルビア６は、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１、本体用グリーンシートの各層２ａ−２〜２ａ−５、及び非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６における未焼成サーマルビア６１〜６６の径が、搭載面側最表層２−１から非搭載面側最表層２−６まで順次増大している。
【００５７】
搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１、本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５、及び非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６は、以下のようにして製造できる。まず、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物にバインダー、必要に応じて可塑剤、溶剤等を添加してスラリーを調製する。そして、調製したスラリーを、ドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることによって製造する。
【００５８】
ガラス粉末は、必ずしも限定されるものではないものの、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃以上７００℃以下のものが好ましい。ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。
【００５９】
また、８５０℃以上９００℃以下で焼成したときに結晶が析出するものであることが好ましい。結晶が析出しないものの場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、ＤＴＡにより測定される結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃以下のものが好ましい。結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。
【００６０】
このようなガラス粉末としては、例えばＳｉＯ２を５７ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、Ｂ２Ｏ３を１３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下含有するものが好ましい。このようなものを用いることで、より搭載面２１の平坦度を向上させることが容易となる。
【００６１】
ここで、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ２の含有率が５７ｍｏｌ％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有率が６５ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれある。ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは５８ｍｏｌ％以上、より好ましくは５９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは６０ｍｏｌ％以上である。また、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは６４ｍｏｌ％以下、より好ましくは６３ｍｏｌ％以下である。
【００６２】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。Ｂ２Ｏ３の含有率が１３ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有率が１８ｍｏｌ％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１４ｍｏｌ％以上、より好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１７ｍｏｌ％以下、より好ましくは１６ｍｏｌ％以下である。
【００６３】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ２Ｏ３の含有率が３ｍｏｌ％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有率が８ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有率は、好ましくは４ｍｏｌ％以上、より好ましくは５ｍｏｌ％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、好ましくは７ｍｏｌ％以下、より好ましくは６ｍｏｌ％以下である。
【００６４】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。ＣａＯの含有率が９ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有率が２３ｍｏｌ％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有率は、好ましくは１２ｍｏｌ％以上、より好ましくは１３ｍｏｌ％以上、特に好ましくは１４ｍｏｌ％以上である。また、ＣａＯの含有率は、好ましくは２２ｍｏｌ％以下、より好ましくは２１ｍｏｌ％以下、特に好ましくは２０ｍｏｌ％以下である。
【００６５】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、ガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有率が０．５ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有率が６ｍｏｌ％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有率は、０．８ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【００６６】
なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点（Ｔｇ）等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有率は１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【００６７】
ガラス粉末は、上記したようなガラス組成を有するガラスを溶融法によって製造し、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得ることができる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機が使用できる。
【００６８】
ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、均一に分散させることが困難となる。一方、ガラス粉末の５０％粒径が２μｍを超える場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより得られる。
【００６９】
一方、セラミックスフィラーとしては、従来からＬＴＣＣ基板の製造に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いることができる。セラミックスフィラーの５０％粒径（Ｄ５０）は、例えば０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
このようなガラス粉末とセラミックスフィラーとを、例えばガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、それに対応してセラミックスフィラーが７０質量％以下５０質量％以上となるように配合、混合することによりガラスセラミックス組成物を得ることができる。また、このガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、溶剤等を添加することによりスラリーを得ることができる。
【００７１】
バインダーとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に用いることができる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等が使用できる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、ブタノール等の有機溶剤を好適に用いることができる。
【００７２】
このスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１、本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５、及び非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６を製造できる。搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１には、未焼成サーマルビア６１を形成すると共に、未焼成接続端子３や未焼成貫通導体５を形成して未焼成搭載面側最表層部材２−１とできる。
【００７３】
本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５には、孔開け機等により形成した貫通孔に導体ペーストを充填することによって、未焼成サーマルビア６２〜６５を形成して未焼成本体部材２−２〜２−５とできる。非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６には、未焼成サーマルビア６６を形成すると共に、未焼成外部電極端子４や未焼成貫通導体５を形成して未焼成非搭載面側最表層部材２−６とできる。
【００７４】
未焼成サーマルビア６、未焼成外部電極端子４及び未焼成貫通導体５の形成方法は、特に限定されるものではなく、スクリーン印刷法により導体ペーストを塗布、充填することにより行うことができる。導体ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものが使用できる。
【００７５】
前述したように、未焼成サーマルビア６については、非搭載面２３側の層ほど、導体ペースト中の銀の含有率が大きいことが好ましい。銀を主成分とする導体ペーストを貫通孔に充填して未焼成サーマルビア６を形成する場合には、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１の貫通孔に充填する導体ペーストにおける銀の成分を８５質量％とできる。そして、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１から非搭載面２３側に向け、本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５及び非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６の各層の貫通孔に充填する導体ペーストにおける銀の成分を、順次１〜２質量％ずつ、最大９５質量％まで増加させることができる。
【００７６】
また、ガラス膜８を設ける場合、未焼成搭載面側最表層部材２−１の搭載部２２となる部分にスクリーン印刷法によりガラスペーストを塗布して未焼成ガラス膜８を形成する。ガラスペーストは、ガラス粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものが使用できる。
【００７７】
ガラス粉末としては、未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、及び未焼成非搭載面側最表層部材２−６と同時に焼成して膜状のガラスを得られるものであればよく、その５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。また、ガラス膜８の表面粗さＲａの調整は、例えばこのガラス粉末の粒度により行うことができる。
【００７８】
また、反射膜を設ける場合、未焼成搭載面側最表層部材２−１の搭載部２２となる部分にスクリーン印刷法により導電性の反射膜用ペーストを塗布して未焼成反射膜を形成する。このような反射膜の構成材料として、具体的には、銀、銀パラジウム混合物、銀白金混合物等が挙げられる。なお、本発明においては、経済性及び反射率の点から銀が好ましく用いられる。
【００７９】
さらに、反射膜を保護するためのガラスオーバーコート膜を反射膜の上に形成する場合には、所望の成分からなるガラス粉末（例えば、ｍｏｌ％表示でＳｉＯ２：８１．６％、Ｂ２Ｏ３：１６．６％、Ｋ２Ｏ：１．８％など）を含むペーストを調製し、それをスクリーン印刷して上記反射膜と同様に焼成して形成する方法などが挙げられる。
【００８０】
ここで反射膜の膜厚は、反射膜の構成材料や発光素子搭載用基板が用いられる発光装置の設計にもよるが、たとえば、銀反射膜を用いた場合には、十分な反射性能を得るために５μｍ以上であることが好ましく、経済性、基板本体との熱膨張率差による変形等を考慮すると５０μｍ以下が好ましい。同様に、ガラスオーバーコート膜の膜厚としては、５〜５０μｍとするのが好ましい。
【００８１】
未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、及び未焼成非搭載面側最表層部材２−６を重ね合わせて積層し、熱圧着により一体化した積層体を形成することによって、未焼成素子用基板１を形成できる。このとき、積層体である未焼成素子用基板１は、導体ペーストが充填された貫通孔を有し、ガラスセラミックス組成物よりなるグリーンシートである、未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、及び未焼成非搭載面側最表層部材２−６を複数積層した積層構造を有している。また、各層における貫通孔の径が、未焼成搭載面側最表層部材２−１から未焼成非搭載面側最表層部材２−６まで順次増大する。
【００８２】
その後、バインダー等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行って素子用基板１とできる。
【００８３】
脱脂は、例えば５５０℃で５時間保持することにより行うことができる。脱脂温度が低すぎるとバインダー等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は５５０℃程度、脱脂時間は５時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
【００８４】
また、焼成は、例えば８５０℃以上９００℃以下の温度で２０分以上６０分以下保持することにより行うことができ、特に８６０℃以上８８０℃以下の温度で行うことが好ましい。焼成温度が８５０℃未満、焼成時間が２０分未満の場合、緻密なものが得られないおそれがある。一方、焼成温度は９００℃程度、焼成時間は６０分程度とすれば、十分に緻密なものが得られ、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。また、銀を主成分とする金属粉末を含有する導体ペーストを用いた場合、焼成温度が８８０℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。
【００８５】
以上、素子用基板１の製造方法について説明したが、各部の形成順序等についても、素子用基板１の製造が可能な限度において適宜変更できる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、素子用基板１の各層におけるサーマルビア６１〜６６の径が、未焼成搭載面側最表層部材２−１から未焼成非搭載面側最表層部材２−６まで順次増大する例について説明した。しかし、貫通孔の形状に関する特定の関係は、サーマルビア６である例に限定されるものではない。従って、素子用基板１の各層における貫通導体５の径が、未焼成搭載面側最表層部材２−１から未焼成非搭載面側最表層部材２−６まで順次増大するものであってもよい。これにより、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成される貫通導体５の電気抵抗が増大することを防止できる。
【００８７】
また、本実施の形態では、素子用基板１に発光素子１１が搭載される例について説明した。しかし、本実施の形態に係る素子用基板１は、発熱量が大きい例えばパワー系半導体素子等の各種の半導体素子を搭載する例にも適用可能である。
[第２の態様]
次に、図９を参照し、第２の態様に係る素子用基板及び発光装置について説明する。図９は、本変形例に係る素子用基板１ａにおけるサーマルビア６ａの近傍を拡大して示す断面図である。
【００８８】
第２の態様に係る素子用基板１ａは、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内で、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径が、搭載面側最表層２−１から非搭載面２３に向かって順次増大するものである。
【００８９】
第２の態様における搭載面側最表層２−１は、本発明におけるサーマルビアの径の小さいサーマルビアを有する層及び搭載面側の最表層に相当する。また、本変形例における非搭載面側最表層２−６は、本発明における搭載面と反対面である非搭載面側の最表層に相当する。
【００９０】
素子用基板１ａは、基板本体２、接続端子３、外部電極端子４、貫通導体５、及びサーマルビア６ａを有し、サーマルビア６ａの形状が異なる点を除き、例えば、図１を用いて説明した実施の形態に係る素子用基板１と同様にできる。
【００９１】
第２の態様に係る素子用基板１ａでは、図９に示すように、サーマルビア６ａは、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内で、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径が、搭載面側最表層２−１から非搭載面２３に向かって順次増大する。そして、搭載面２１から所定距離Ｌよりも大きい距離にある範囲では、すなわち搭載面２１から所定距離Ｌの範囲外では、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径は、略一定である。所定距離Ｌとして、例えば４００μｍとできる。なお、本明細書において、略一定とは、直径の差が５μｍ未満のことをいう。
【００９２】
図９に示す例では、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内で、サーマルビア６１〜６３の径Ｄ１〜Ｄ３が、搭載面側最表層（第１の層）２−１から第３の層２−３まで順次増大する。そして、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲外では、サーマルビア６４〜６６の径が、第４の層２−４から非搭載面側最表層（第６の層）２−６まで略一定である。
【００９３】
これにより、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、各層におけるサーマルビア６１〜６６の間の接触面積が減少すること、又は各層におけるサーマルビア６１〜６６の間で断線を防止できる。そして、形成されるサーマルビア６ａの伝熱抵抗の増大を防止できる。
【００９４】
第２の態様でも、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、導体ペーストの表面平坦性を低下させることなく、放熱性を確保できる。
【００９５】
第２の態様でも、互いに接する２つの層におけるサーマルビア６ａの径の差は、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。図９に示す例では、Ｄ２−Ｄ１、Ｄ３−Ｄ２のいずれも、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。これにより、サーマルビア６ａの配置の自由度も確保しつつ、グリーンシートを積層する際に位置ずれによりサーマルビア６ａの断線が発生するのを防止できる。
【００９６】
また、第２の態様でも、複数の層の各層の厚さＴは、７０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、グリーンシートを取り扱う際に、グリーンシートが切れるか、又は伸びることを防止でき、かつ、グリーンシートに形成される貫通孔に導体ペーストを十分充填できる。
【００９７】
また、第２の態様でも、搭載面側最表層２−１におけるサーマルビア６１の径Ｄ１は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これによって、サーマルビア６ａの近傍における搭載面２１の最高部と最低部との高低差ΔＨを５μｍ以下にできる。
【００９８】
また、第２の態様でも、サーマルビア６ａは、サーマルビア６ａの径が大きい層ほど、銀の含有率が大きいことが好ましい。これにより、搭載面２１、特に搭載部２２の平坦度を向上させることができ、伝熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。
【００９９】
第２の態様に係る素子用基板１ａに発光素子を搭載してなる発光装置も、搭載面２１から所定距離Ｌよりも大きい距離にある範囲では、サーマルビア６４〜６６の径が一定である点を除き、例えば、図７を用いて説明した実施の形態に係る発光装置１０と同様にできる。
【０１００】
第２の態様に係る素子用基板の製造方法も、搭載面２１から所定距離Ｌよりも大きい距離にある範囲では、未焼成サーマルビア６４〜６６の径が一定である点を除き、図８を用いて説明した実施の形態に係る素子用基板の製造方法と同様にできる。
【０１０１】
すなわち、第２の態様でも、未焼成素子用基板１ａは、導体ペーストが充填された貫通孔を有し、ガラスセラミックス組成物よりなるグリーンシートである未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、未焼成非搭載面側最表層部材２−６よりなる複数の層を積層してなる積層体である。ただし、第２の態様では、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内で、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１から本体用グリーンシート２ａ−３の各層における未焼成サーマルビア６１〜６３の径Ｄ１〜Ｄ３が、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１から本体用グリーンシート２ａ−３まで順次増大する。そして、搭載面２１から所定距離Ｌよりも大きい距離にある範囲では、本体用グリーンシート２ａ−３から非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６の各層における未焼成サーマルビア６４〜６６の径が一定である。
【０１０２】
また、第２の態様でも、貫通孔の形状に関する特定の関係は、サーマルビア６ａである例に限定されるものではない。素子用基板１ａの各層における貫通導体５の径が、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内で、搭載面２１から非搭載面２３に向け順次増大し、搭載面２１から所定距離Ｌよりも大きい距離にある範囲では、各層における貫通導体５の径は、略一定であってもよい。これにより、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成される貫通導体５の電気抵抗の増大を防止できる。
【０１０３】
また、第２の態様に係る素子用基板１ａも、発熱量が大きい例えばパワー系半導体素子等の各種の半導体素子を搭載する例にも適用可能である。
【０１０４】
なお、第２の態様の変形した態様としては、第２の態様において、２−６層のサーマルビア径を２−５層のサーマルビア径より大きくする態様（第２Ａの態様）などがある。また、搭載面２１から所定距離Ｌの範囲内でサーマルビア径が略同一で、それより下の層においては、搭載面側から非搭載面側に向かってサーマルビア径が順次増大する態様（第２Ｂの態様）もある。
[第３の態様]
次に、図１０を参照し、第３の態様に係る素子用基板及び発光装置について説明する。図１０は、第３の態様に係る素子用基板１ｂにおけるサーマルビア６ｂの近傍を拡大して示す断面図である。
【０１０５】
第３の態様に係る素子用基板１ｂは、第２の層２−２におけるサーマルビア６ｂの径が、第２の層２−２の非搭載面側２３に接する第３の層２−３におけるサーマルビア６ｂの径よりも小さいものである。
【０１０６】
素子用基板１ｂは、基板本体２、接続端子３、外部電極端子４、貫通導体５、及びサーマルビア６ｂを有し、サーマルビア６ｂの形状が異なる点を除き、例えば、図１を用いて説明した実施の形態に係る素子用基板１と同様にできる。
【０１０７】
第３の態様に係る素子用基板１ｂでは、図１０に示すように、搭載面側最表層（第１の層）２−１及び第２の層２−２の各層におけるサーマルビア６１、６２の径は、略一定である。そして、第２の層２−２の非搭載面２３側に接する第３の層２−３におけるサーマルビア６３の径Ｄ２は、第２の層２−２におけるサーマルビア６２の径Ｄ１よりも大きい。また、第３の層２−３の非搭載面２３側に接する第４の層２−４におけるサーマルビア６４の径Ｄ３は、第３の層２−３におけるサーマルビア６３の径Ｄ２よりも大きい。そして、第４の層２−４から非搭載面側最表層（第６の層）２−６までの各層におけるサーマルビア６４〜６６の径は、略一定である。
【０１０８】
これにより、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、第２の層２−２から非搭載面２３側の各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、各層におけるサーマルビア６２〜６６の間の接触面積が減少すること、又は各層におけるサーマルビア６２〜６６の間での断線を防止できる。そして、形成されるサーマルビア６ｂの伝熱抵抗の増大を防止できる。
【０１０９】
第３の態様でも、搭載面側最表層２−１及び第２の層２−２の各層におけるサーマルビア６１、６２の径は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、導体ペーストの表面平坦性を低下させることなく、放熱性を確保できる。
【０１１０】
第３の態様でも、第２の層２−２と第３の層２−３との間でのサーマルビア６ｂの径の差および第３の層２−３と第４の層２−４との間でのサーマルビア６ｂの径の差は、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。図１０に示す例では、Ｄ２−Ｄ１、Ｄ３−Ｄ２のいずれも、３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。これにより、サーマルビア６ｂの配置の自由度も確保しつつ、グリーンシートを積層する際に位置ずれによりサーマルビア６ｂの断線を防止できる。
【０１１１】
また、第３の態様でも、複数の層の各層の厚さＴは、７０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これにより、グリーンシートを取り扱う際に、グリーンシートが切れるか、又は伸びることを防止でき、かつ、グリーンシートに形成される貫通孔に導体ペーストを十分充填できる。
【０１１２】
また、第３の態様でも、搭載面側最表層２−１から第２の層２−２までの各層におけるサーマルビア６ｂの径が、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これによって、サーマルビア６ｂの近傍における搭載面２１の最高部と最低部との高低差ΔＨを５μｍ以下にできる。
【０１１３】
また、第３の態様でも、サーマルビア６ｂは、サーマルビア６ｂの径が大きい層ほど銀の含有率が大きいこと、すなわち、第３の層２−３におけるサーマルビア６３の銀の含有率が、第２の層２−２におけるサーマルビア６２の銀の含有率よりも大きいことが好ましい。これにより、搭載面２１、特に搭載部２２の平坦度を向上させることができ、伝熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。
【０１１４】
第３の態様に係る素子用基板１ｂに発光素子を搭載してなる発光装置も、搭載面側最表層２−１及び第２の層２−２の各層におけるサーマルビア６１、６２の径が一定であり、第４の層２−４から非搭載面側最表層２−６までは各層におけるサーマルビア６４〜６６の径が一定である点を除き、例えば、図７を用いて説明した実施の形態に係る発光装置１０と同様にできる。
【０１１５】
第３の態様に係る素子用基板の製造方法も、搭載面側最表層２−１及び第２の層２−２の各層における未焼成サーマルビア６１、６２の径が一定であり、第４の層２−４から非搭載面側最表層２−６までは各層における未焼成サーマルビア６４〜６６の径が一定である点を除き、図８を用いて説明した実施の形態に係る素子用基板の製造方法と同様にできる。
【０１１６】
すなわち、第３の態様でも、未焼成素子用基板１ｂは、導体ペーストが充填された貫通孔を有し、ガラスセラミックス組成物よりなるグリーンシートである未焼成搭載面側最表層部材２−１、未焼成本体部材２−２〜２−５、未焼成非搭載面側最表層部材２−６よりなる複数の層を積層してなる積層体である。ただし、第３の態様では、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１及び本体用グリーンシート２ａ−２の各層における未焼成サーマルビア６１、６２の径が一定である。
【０１１７】
そして、本体用グリーンシート２ａ−２の非搭載面２３側に接する本体用グリーンシート２ａ−３における未焼成サーマルビア６３の径Ｄ２は、本体用グリーンシート２ａ−２における未焼成サーマルビア６２の径Ｄ１よりも大きい。また、本体用グリーンシート２ａ−３の非搭載面２３側に接する本体用グリーンシート２ａ−４における未焼成サーマルビア６４の径Ｄ３は、本体用グリーンシート２ａ−３における未焼成サーマルビア６３の径Ｄ２よりも大きい。更に、本体用グリーンシート２ａ−４から非搭載面側最表層２−６までは各層における未焼成サーマルビア６４〜６６の径が一定である。
【０１１８】
また、第３の態様でも、貫通孔の形状に関する特定の関係はサーマルビア６ｂである例に限定されるものではなく、素子用基板１ｂの第２の層２−２における貫通導体５の径が、第２の層２−２の非搭載面側に接する第３の層２−３における貫通導体５の径よりも小さいものであってもよい。これにより、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、形成される貫通導体５の電気抵抗の増大を防止できる。
【０１１９】
また、第３の態様に係る素子用基板１ｂも、発熱量が大きい例えばパワー系半導体素子等の各種の半導体素子を搭載する例にも適用可能である。
【実施例】
【０１２０】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されて解釈されるものではない。
（実施例１）
まず、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１、本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５、及び非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６を製造した。すなわち、ＳｉＯ２が６０．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３が１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３が６ｍｏｌ％、ＣａＯが１５ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏが１ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏが２ｍｏｌ％となるように原料を配合、混合した。そして、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより２０〜６０時間粉砕してガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
【０１２１】
このガラス粉末が４０質量％、アルミナフィラー（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が６０質量％となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス組成物を製造した。このガラスセラミックス組成物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダーとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）を配合し、混合してスラリーを調製した。
【０１２２】
このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させ、焼成後の厚さが０．１ｍｍとなる搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１を１層製造した。同様に、焼成後の厚さが０．１２ｍｍとなる本体用グリーンシートを４層（２ａ−２〜２ａ−５）製造した。更に、同様に、焼成後の厚さが０．１５ｍｍとなる非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６を１層製造した。
【０１２３】
一方、導電性粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ５５０）、ビヒクルとしてのエチルセルロースを質量比８５：１５の割合で配合し、固形分が８５質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した。その後、磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行って導体ペーストを製造した。
【０１２４】
搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１に孔空け機を用いて貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填して未焼成サーマルビア６１を形成すると共に、未焼成接続端子３や未焼成貫通導体５を形成して未焼成搭載面側最表層部材２−１を製造した。本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５に孔空け機を用いて貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填して未焼成サーマルビア６２〜６５を形成して未焼成本体部材２−２〜２−５を製造した。また、非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６に孔空け機を用いて貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填して未焼成サーマルビア６６を形成すると共に、未焼成外部電極端子４、未焼成貫通導体５を形成して未焼成非搭載面側最表層部材２−６を製造した。
【０１２５】
ここで、搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−１の貫通孔の直径を１００μｍとし、４層の本体用グリーンシート２ａ−２〜２ａ−５の貫通孔の直径を、それぞれ１３０μｍ、１６０μｍ、１６０μｍ、１６０μｍ、とし、非搭載面側最表層用グリーンシート２ａ−６の貫通孔の直径を１９０μｍとした。
【０１２６】
そして、下層側から、１層の未焼成非搭載面側最表層部材２−６、４層の未焼成本体部材２−５〜２−２、１層の未焼成搭載面側最表層部材２−１を重ね合わせて積層し、熱圧着により一体化した積層体を形成することによって、未焼成素子用基板１とした。その後、５５０℃で５時間保持して脱脂を行い、さらに８７０℃で３０分間保持して焼成して素子用基板を製造した。
（比較例１）
基板本体１０２において、各層におけるサーマルビア１０６の径が略等しくなるような、従来構造の素子用基板１０１を製造した。すなわち、１層の搭載面側最表層用グリーンシート１０２ａ−１、４層の本体用グリーンシート１０２ａ−２〜１０２ａ−５、及び１層の非搭載面側最表層用グリーンシート１０２ａ−６における貫通孔の直径を全て等しく
１５０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして製造を行った。
【０１２７】
次に、実施例１及び比較例１の素子用基板について、搭載部の高低差ΔＨ、またガラス膜が設けられている場合にはその表面粗さＲａを表面粗さ計により測定した。
【０１２８】
また、実施例１及び比較例１の素子用基板にＬＥＤ素子を搭載して熱抵抗を測定した。すなわち、搭載部に６個のＬＥＤ素子（昭和電工社製、商品名：ＧＱ２ＣＲ４６０Ｚ）を直列に接続した状態でダイボンド材（信越化学工業株式会社製、商品名：ＫＥＲ−３０００−Ｍ２）により固定し、さらに封止剤（信越化学工業株式会社、商品名：ＳＣＲ−１０１６Ａ）により封止した。
【０１２９】
このＬＥＤ素子が搭載された素子用基板について、熱抵抗測定器（嶺光音電機株式会社製、商品名：ＴＨ−２１６７）を用いて熱抵抗を測定した。なお、印加電流は３５ｍＡとし、電圧降下が飽和する時間まで通電し、降下した電圧とＬＥＤ素子の温度−電圧降下特性から導かれる温度係数によって飽和温度Ｔｊ（℃）を算出した。
【０１３０】
実施例１及び比較例１における、搭載部における高低差ΔＨ、ガラス膜の表面粗さＲａ、熱抵抗の測定結果を表１に示す。
【０１３１】
【表１】
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尚、熱抵抗は実施例１の測定値を１００とした時の結果を比較例１に示した。熱抵抗は大きくなるほど伝熱抵抗が悪く、小さければ伝熱抵抗が良い。
【０１３２】
表１から明らかなように、従来構造とした比較例１の素子用基板１０１については、全体的に高低差ΔＨが大きくなり、熱抵抗も高くなることが認められた。一方、各層におけるサーマルビア６１〜６６の径が、搭載面側最表層２−１から非搭載面側最表層２−６のうち互いに接する少なくとも二層において増大する構造とした実施例１の素子用基板１については、全体的に高低差ΔＨが抑制され、熱抵抗も低くなることが認められた。これは、グリーンシートを積層して積層体を形成する際に、各層の貫通孔の位置が位置ずれしたときも、各層におけるサーマルビア６の間の接触面積が減少すること、又は各層におけるサーマルビア６の間で断線することを防止できるためである。
【０１３３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  素子用基板
２  基板本体
３  接続端子
４  外部電極端子
５  貫通導体
６  サーマルビア
７  ランド
８  ガラス膜
１０  発光装置
１１  発光素子
１２  接着剤
１３  ボンディングワイヤ
１４  モールド材
２１  搭載面
２２  搭載部
２３  非搭載面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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